UNIVERSITAS PAPUA INORNATUS: Biology Education Journal http://jurnal.unipa.ac.id/index.php/ibej/ ISSN: 2615-8310 (Print), 2615-8329 (Online)
Problem-based learning in teaching excretory system materials: Does it affect student learning outcomes?
Pembelajaran  berbasis  masalah  dalam  pengajaran  materi  sistem ekskresi: Apakah mempengaruhi hasil belajar siswa?
Theresia Windywati Bongi Sogen * , Insar Damopolii, Johanis Paulus Kilmaskossu 1 Universitas Papua, Indonesia *korespondensi penulis : theresia95sogen@gmail.com

## Abstract
Problem-based learning (PBL) has been reported to be effective in improving student learning outcomes. Excretory system material is difficult material, and students experience problems in learning achievement. This research attempts to use PBM to enhance student learning outcomes about excretory system material. Quasi-experiment was used with a sample of 31 students (15 in the experimental class and 16 in the control class). Data on student learning outcomes were collected using tests. Non-parametric data analysis has been used to calculate learning outcomes data. The results of the research showed that there was no difference in  learning  outcomes  between  PBM  and  conventional  classes  (p  >  0.05).  This  research  concludes  that student learning outcomes on excretory system material cannot be optimized by using PBM. It is necessary to optimize PBM implementation in biology classes, such as guidance to students and the use of problems in learning.

## Keywords: Learning outcomes, conventional, optimization, PBM, excretory system

## Abstrak
Pembelajaran berbasis masalah (PBM) telah dilaporkan efektif meningkatkan hasil belajar siswa. Materi sistem  ekskresi  adalah  materi  sulit  dan  siswa  mengalami  masalah  dalam  pencapaian  belajar.  Riset  ini berupaya  menggunakan  PBM  untuk  memperbaiki  hasil  belajar  siswa  tentang  sistem  ekskresi.  Kuasi eksperimen digunakan dengan jumlah sampel sebanyak 31 siswa (15 di kelas eksperimen dan 16 di kelas kontrol).  Data  hasil  belajar  siswa  dikumpulkan  menggunakan  tes.  Analisis  data  non  parametrik  telah digunakan untuk menghitung data hasil belajar. Hasil riset menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan hasil belajar antara kelas PBM da konvensional (p > 0,05). Riset ini menyimpulkan bahwa hasil belajar siswa tentang  sistem  ekskresi  belum  dapat  dioptimalkan  dengan  penggunaan  PBM.  Diperlukan  optimalisasi terhadap pelaksanaan PBM dalam kelas biologi seperti bimbingan kepada siswa dan penggunaan masalah dalam pembelajaran.
Kata Kunci: Hasil belajar, konvensional, optimalisasi, PBM, sistem ekskresi

## 1. Pendahuluan
Model  pembelajaran  di  kelas  yang  digunakan  oleh  guru  menjadi  faktor  utama keberhasilan pembelajaran. Kemampuan pedagogik dan dukungan infrastruktur menjadi factor  penentu  keberhasilan  (Frabun,  Iwan,  &  Wambrauw,  2018;  Watem,  Nunaki,  & Wambrauw,  2018).  Strategi  pengajaran  dan  pemanfaatan  sumber  belajar  yang  tepat mendukung  keberhasilan  pengajaran.  Perbaikan  pembelajaran  harus  tetap  dilakukan mengingat pendidikan terus ada sepanjang hayat.
Peneliti  mengobservasi  sebuah  sekolah  SMP  di  Manokwari.  Beberapa  hal ditemukan selama observasi lapangan. Kurangnya kesempatan siswa untuk berekspresi selama  pembelajaran  yang  berorientasi  pada  guru  juga  mengakibatkan  siswa  kurang
tertarik  untuk  belajar  biologi  karena  dianggap  materi  hafalan,  dan  siswa  cenderung mengobrol  dengan  teman  sebayanya  saat  pembelajaran  berlangsung,  mengakibatkan siswa  menjadi  kurang  fokus.  saat  pembelajaran  berlangsung.  Namun,  temuan pengamatan menunjukkan bahwa siswa terlibat aktif dalam pembelajaran mereka, tetapi beberapa  siswa  terlibat  dalam  permainan  dengan  teman-teman  mereka  di  kelas, menyebabkan mereka kehilangan perhatian pada konten yang sedang dibahas.
Pelaksanaan  pembelajaran  yang  kurang  ideal  akibat  kondisi  tersebut mengakibatkan hasil belajar siswa yang kurang. Selain itu, penerapan pembelajaran yang tidak  efektif mengakibatkan  sebagian  besar  siswa  kurang  giat  belajar  dan  pencapaian hasil belajar yang tidak memenuhi syarat. Hal ini ditunjukkan dengan hasil belajar siswa yang terus berprestasi di bawah standar. Siswa yang tidak tuntas di kelas VIIIA berjumlah 35% dari 31 siswa, sedangkan siswa yang tuntas tidak tuntas  di kelas VIIIB berjumlah 30% dari  31  siswa.  Kemampuan  berpikir  kritis  siswa  dalam pemecahan  masalah  juga kurang berkembang akibat pemilihan pendekatan pembelajaran yang tidak efektif.
Materi  sistem  ekskresi  merupakan  contoh  materi  sulit  dalam  pembelajaran bidang biologi. Nisak, (2013) melaporkan bahwa hasil observasinya menunjukkan bahwa lebih dari 40% siswa merespon bahwa materi ini sulit. Hasil laporannya juga menuliskan bahwa 50% siswa tidak mencapai standar yang ditentukan. Amini, Nasution, Mulkan, dan Sugito  (2018)  melaporkan  bahwa  semakin  tinggi  aspek  kognitif  pada  materi  sistem ekskresi  maka  semakin  sulit  siswa  memahaminya.  Mereka  melaporkan  ada  faktor internal dan eksternal yang mempengaruhi seperti sekolah, keluarga, psikologi, minat, materi, media, motivasi, Kesehatan, guru dan metode mengajar. Maka proses pengajaran perlu ditingkatkan.
Pembelajaran dapat ditingkatkan kualitasnya dengan penggunaan pembelajaran yang berbasis masalah (PBM). PBM bisa menjadi menarik jika dirancang dengan benar melalui  proses  pemecahan  masalah  dunia  nyata  (Stentoft,  2017).  Guru  yang menggunakan  PBM  berarti  mereka  membangun  pedagogi  sains  yang  penting  dan meningkatkan  profesionalisme  sebagai  guru  (Cullen  &  Jackson,  2018).  PBM  adalah sebuah  metode  pengajaran  yang  mengintegrasikan  masalah  dunia  nyata  untuk memberikan  pengalaman  berharga  kepada  siswa  (Spronken-Smith  &  Harland,  2009) karena mereka terlibat dalam kerja kolaboratif (Allen, Donham, & Bernhardt, 2011). PBM menjadi  metode  efisien  untuk  pembelajaran  dan  siswa  mendapatkan  pemahaman mendalam  tentang  materi  yang  mereka  pelajari  (Jansson,  Söderström,  Andersson,  & Nording,  2015),  metakognitif  (Pratama,  2018)  dan  berpikir  tingkat  tinggi  (Ramdiah, Abidinsyah,  &  Mayasari,  2018).  Siswa  memperoleh  keuntungan  ganda  ketika  mereka terlibat dalam PBM dibanding tanpa PBM (Yadav, Subedi, Lundeberg, & Bunting, 2011). Yadav et al. (2011) menyarankan penggunaan PBM untuk pengajaran materi dan guru yang sama dengan menggunakan kelas pembanding pada riset eksperimen berikutnya.
Fukuzawa,  Boyd,  dan  Cahn,  (2017)  melaporkan  bahwa  siswa  dalam  kelas  PBM harus  mendapat  dukungan  baik  dari  pengajar  agar  mereka  dapat  mengoptimalkan pembelajaran  mereka.  Para  peneliti  ini  mengungkap  bahwa  sebanyak  61%  siswa memberikan respon bahwa PBM mebantu mereka bejerka secara kolaboratif dalam grup. Sebanyak 80% membutuhkan bimbingan pada saat pertama PBM dan menurun menjadi 54%  ketika  penerapan  tahap  dua.  Damopolii,  Yohanita,  Malatta,  dan  Yusuf,  (2018) melaporkan  bahwa  penggunaan  PBM  dalam  kelas  biologi memberikan  dampak  positif terhadap  perubahan  hasil  belajar  siswa.  Temuan  peneliti  adalah  bahwa  kognitif  siswa pada PBM lebih baik, sedangkan di kelas tanpa PBM menunjukkan lebih dari 60% kognitif siswa berada kriteria kurang. Pertimbangan tidak hanya harus diberikan pada metode pengajaran  dan  pembelajaran  saat  menerapkan  siswa  pada  PBM,  tetapi  juga  harus
dipertimbangkan bahwa siswa dapat memenuhi tujuan mereka selama mengikuti kelas PBM (Harun, Yusof, Jamaludin, & Hassan, 2012). Riset ini berupaya menggunakan PBM pada pembelajaran sistem ekskresi untuk memperbaiki hasil belajar siswa .

## 2. Metode
Penelitian  kuasi  eksperimen  ini  dilaksanakan  di  salah  satu  SMP  Negeri  di Manokwari. Populasi penelitian sebanyak 121 siswa kelas VII SMP yang tersebar pada 4 kelas. Sampel yang digunakan dalam penelitian adalah dua kelas dengan jumlah 31 siswa. Total  15  siswa  berada  di  kelas  PBM  (kelas  perlakuan/eksperimen)  dan  kelas konvensional (Kontrol) sebanyak 16 siswa.
Perangkat  dan  instrumen  untuk  penelitian  (rencana  pembelajaran-RPP,  lembar kerja siswa-LKPD, dan tes pengukur hasil belajar) disusun dan divalidasi oleh ahli dan praktisi.  Tes  berjumlah  10  berbentuk  pilihan  ganda  dan  2  item  berbentuk  esai.  Tes mengukur hasil belajar diberikan dua kali yaitu pre-tes (pre-HB) dan post-test (post-HB). Kriteria validasi dihadirkan pada Tabel 1.

## Tabel 1. Interpretasi hasil validasi
Inverval
Keputusan 3,3 ≤ skor ≤ 4 Sangat Valid dan dapat digunakan (tanpa revisi)
2,6 ≤ skor ≤ 3,2 Valid dan sedikit / minor revisi diperlukan 1,8 ≤ skor 2,5 Kurang dan Valid besar / major revisi diperlukan 1 ≤ skor 1,7
Tidak Valid dan tidak dapat digunakan
Data  yang  dikumpulkan  selama  penelitian  dianalisis  menggunakan  non parametrik (Mann-Whitney) dikarena hasil uji Shapiro -Wilk tidak berdistribusi normal.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Temuan  riset  yang  dihadirkan  dalam  artikel  ini  terdiri  dari  hasil  validasi,  uji normalitas dan hasil uji t hasil belajar. Data dihadirkan dalam Tabel 2 – 5.
Tabel 2. Hasil validasi perangkat dan instrumen
Perangkat/Instrumen Skor Kriteria Tes Hasil Belajar 3,72 Valid RPP 3,76 Valid LKPD 3,90 Valid
Tabel  2  menunjukkan  bahwa  perangkat  dan  instrument  yang  disusun  telah memenuhi kriteria validasi oleh ahli dan praktisi. Perangkat dapat digunakan.
Tabel 3. Deskripsi pre-HB dan post-HB Data Kontrol Eksperimen Pre-HB Post-HB Pre-HB Post-HB N 16 16 15 15 Mean 22,34 39,69 25,33 52,33 SD 12,925 25,672 8,010 22,726 Minimum 5 10 15 20 Maksimum 40 90 50 90
Tabel 3 mengungkap bahwa mean eksperimen dan kontrol berbeda. Mean pre-HB kedua  kelas  berbeda  sebesar  2,99,  sedangkan  mean  post-HB  berbeda  12,64.  Skor minimum dan maksimum pre-HB berbeda, kecuali skor maksimum untuk post-HB yang memiliki kesamaan yaitu 90. Selanjutnya pada Tabel 4 – 5 menunjukkan hasil perbedaan signifikan.

## Tabel 4. Hasil pengujian Shapiro-Wilk dan Mann-Whitney pre-HB
Kelas Shapiro-Wilk Mann-Whitney df P Keputusan Z P Keputusan Kontrol 16 0,105 Normal -0,641 0,521  Tidak berbeda Eksperimen 15 0,001 Tidak Normal
Hasil  uji  normalitas  meningdikasikan  bahwa  data  pre-HB  kontrol  normal  dan eksperimen  tidak,  sehingga  pengujian  menggunakan  Mann-Whitney.  Hasil  uji menunjukkan bahwa pre-HB kedua kelas tidak berbeda signifikan.

## Tabel 5. Hasil pengujian Shapiro-Wilk dan Mann-Whitney post-HB
Kelas Shapiro-Wilk Mann-Whitney df P Keputusan Z P Keputusan Kontrol 16 0,035 Tidak Normal -1,116 0,264  Tidak berbeda Eksperimen 15 0,539 Normal
Hasil  uji  normalitas  meningdikasikan  bahwa  data  post-HB  eksperimen  normal dan  kontrol  tidak,  sehingga  pengujian  menggunakan  Mann-Whitney.  Hasil  uji menunjukkan bahwa post-HB kedua kelas tidak berbeda signifikan.
Berdasarkan  temuan  riset  ini mengungkap  bahwa  walaupun  mean  kedua  kelas berbebeda, tetapi hasil belajar di PBM tidak menunjukkan perbedaan signifikan dengan konvensional  diakhir  pembelajaran.  Beberapa  hasil  riset  sebelumnya  menunjukkan bahwa  hasil  belajar  di  PBM  berbeda  dengan  non  PBM.  Misalnya  riset  Kurniahtunnisa, Dewi,  dan  Utami  (2016)  dan  riset  Novitasari,  Anggraito,  dan  Ngabekti  (2015).  Hasil temuan peneliti menunjukkan temuan yang berbeda dengan riset sebelumnya.
Pada riset yang peneliti lakukan menemukan fakta bahwa sebagian siswa kurang memiliki minat  untuk menyelesaikan  masalah yang  terdapat  pada  LKPD.  Ketika  siswa dihadapkan  permasalahan  yang  ada  di  LKPD    siswa  tidak  memiliki  kemauan  untuk mencoba mengerjakan LKPD. Terlihat pada pertemuan pertama, dimana beberapa siswa bergantung  pada  siswa  lainnya  karena  dianggap  masalah  dikerjakan  sulit  untuk diselesaikan. Umpan balik pun dibutuhkan untuk meningkatkam kualitas diskusi dalam PBM (Dolmans & Gijbels, 2013). PBM tidak efektif karena kekurangan bimbingan (Baran & Sozbilir, 2018) sehingga performa kognitif siswa menurun (Sweller, Kirschner, & Clark, 2007).  Peneliti  menduka  adanya  kurang  maksimalnya  bimbingan  saat  siswa mengerjakan LKPD saat pembelajaran.
Tingkat keragaman siswa juga mempengaruhi proses pembelajaran, hal ini dilihat dari kemampuan siswa yang beragam. Pada awal diskusi terlihat siswa yang tergolong mampu  lebih  mendominasi  diskusi,  sedangkan  siswa  yang  kurang  mampu  terlihat bergantung pada ketua kelompok. Jika dalam PBM siswa tidak seius dalam pembelajaran maka  hasil  yang  mereka  capai  tidak  akan  maksimal  (Narmaditya,  Winarning,  & Wulandari, 2017). Selain itu, faktor manusia adalah satu set variabel pengganggu yang
dapat  mempengaruhi  proses  belajar  siswa  dan  akibatnya  mempengaruhi  pelaksanaan PBM dan hasil penelitian (Hung, 2011).
Beberapa hal yang tidak bisa dikontrol oleh peneliti mungkin sebagai penyebab rendahnya hasil belajar siswa. Walaupun mean hasil belajar siswa kelas PBM lebih tinggi, namun  tidak  menunjukkan  perbedaan  yang  signifikan.  Hal  lain  diduga  juga mempengaruhi implementasi PBM. Siswa kurang merespon atau kurang setuju (22%) dalam hal menginginkan lebih banyak penggunaan PBM dama pembelajaran, sementara itu sebanyak 41% meminta untuk mengurangi penggunaan PBM (Fukuzawa et al., 2017). Riset ke depannya perlu dilakukan untuk meneliti secara kualitatif mengapa hasil belajar pada kelas PBM tidak maksimal. Peneliti lain juga dapat menggunakan bantuan media lain untuk mengoptimalkan PBM. Seperti yang media audio-visual yang digunakan oleh Novitasari et al. (2015).

## 4. Simpulan
Riset  ini  telah  memperoleh  fakta  bahwa  hasil  belajar  siswa  tentang  sistem ekskresi di kelas PBM tidak menunjukkan perbedaan signifikan dengan hasil belajar pada kelas non PBM (konvensional). Riset ini menyimpulkan bahwa hasil belajar siswa tentang sistem  ekskresi  tidak  dapat  dioptimalkan  dengan  penggunaan  PBM.  Diperlukan optimalisasi terhadap pelaksanaan PBM dalam kelas biologi seperti bimbingan kepada siswa dan penggunaan masalah dalam pembelajaran.

## Referensi
Allen,  D.  E.,  Donham,  R.  S.,  &  Bernhardt,  S.  A.  (2011).  Problem-based  learning. New Directions for Teaching and Learning , 2011 (128), 21 – 29. https://doi.org/10.1002/tl.465
Amini, F., Nasution, M. Y., Mulkan, M., & Sugito, H. (2018). Analisis kemampuan kognitif dan  kesulitan  belajar  siswa  materi sistem  ekskresi  di SMA  Negeri 1  Karang  Baru. Jurnal Pelita Pendidikan , 6 (4), 225 – 232. https://doi.org/10.24114/jpp.v6i4.11053 Baran, M., & Sozbilir, M. (2018). An Application of Context- and Problem-Based Learning (C-PBL) into Teaching Thermodynamics. Research in Science Education , 48 (4), 663 – 689. https://doi.org/10.1007/s11165-016-9583-1
Cullen, T., & Jackson, C. D. (2018). Problem-Based Learning in the Life Science Classroom,
K – 12. Interdisciplinary Journal of Problem-Based Learning , 12 (1). https://doi.org/10.7771/1541-5015.1771
Damopolii,  I.,  Yohanita,  A.  M.,  Malatta,  F.  H.,  &  Yusuf,  F.  M.  (2018).  Pengaruh  Model Pembelajaran Berbasis Masalah terhadap Hasil Belajar Kognitif Siswa Kelas VII SMP. Edubiotik: Jurnal Pendidikan, Biologi Dan Terapan , 3 (01), 43 – 52. https://doi.org/10.33503/ebio.v3i01.78
Dolmans, D., & Gijbels, D. (2013). Research on problem-based learning: future challenges. Medical Education , 47 (2), 214 – 218. https://doi.org/10.1111/medu.12105
Frabun, R. F., Iwan, I., & Wambrauw, H. L. (2018). The effectiveness of laboratory use in supporting  biology  practicums  in  high  schools  throughout  Manokwari  Regency.
Inornatus: Biology
Education
Journal , 1 (1), 1 – 9. https://doi.org/10.30862/inornatus.v1i1.109
Fukuzawa, S., Boyd, C., & Cahn, J. (2017). Student Motivation in Response to Problem- based  Learning. Collected  Essays  on  Learning  and  Teaching , 10 ,  175 – 188. https://doi.org/10.22329/celt.v10i0.4748
Harun,  N.  F.,  Yusof,  K.  M.,  Jamaludin,  M.  Z.,  &  Hassan,  S.  A.  H.  S.  (2012).  Motivation  in Problem-based Learning Implementation. Procedia - Social and Behavioral Sciences ,
56 , 233 – 242. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.09.650 Hung, W. (2011). Theory to reality: a few issues in implementing problem-based learning. Educational  Technology  Research  and  Development , 59 (4),  529 – 552. https://doi.org/10.1007/s11423-011-9198-1
Jansson, S., Söderström, H., Andersson, P. L., & Nording, M. L. (2015). Implementation of Problem-Based  Learning  in  Environmental  Chemistry. Journal  of  Chemical Education , 92 (12), 2080 – 2086. https://doi.org/10.1021/ed500970y
Kurniahtunnisa, K., Dewi, N. K., & Utami, N. R. (2016). Pengaruh model problem based learning terhadap kemampuan berpikir kritis siswa materi sistem ekskresi. Journal of Biology Education , 5 (3), 310 – 318. https://doi.org/10.15294/jbe.v5i3.14865 Narmaditya,  B.,  Winarning,  W.,  &  Wulandari,  D.  (2017).  Impact  of  Problem-Based Learning on Student Achievement in Economics Course. Classroom Action Research Journal , 1 (1), 1 – 11. https://doi.org/10.17977/um013v1i12017p001 Nisak,  K.  (2013).  Pengembangan  perangkat  pembelajaran  ipa  terpadu  tipe  connected pada materi pokok sistem ekskresi untuk kelas IX SMP. PENSA: E-Jurnal Pendidikan Sains ,
1 (1). Retrieved from
https://ejournal.unesa.ac.id/index.php/pensa/article/view/1371
Novitasari, R., Anggraito, Y. U., & Ngabekti, S. (2015). Efektivitas model problem based learning berbantuan media audio-visual terhadap motivasi dan hasil belajar siswa pada  materi  sistem  ekskresi. Journal  of  Biology  Education , 4 (3),  298 – 303. https://doi.org/10.15294/jbe.v4i3.9583
Pratama,  A.  T.  (2018).  Improving  metacognitive  skills  using  problem  based  learning (PBL) at natural science of primary school in deli serdang, indonesia. Biosfer , 11 (2), 101 – 107. https://doi.org/10.21009/biosferjpb.v11n2.101-107 Ramdiah, S., Abidinsyah, H., & Mayasari, R. (2018). Problem-based learning: Generates higher-order thinking skills of tenth graders in ecosystem concept. Jurnal Pendidikan Biologi Indonesia , 4 (1), 29 – 34. https://doi.org/10.22219/jpbi.v4i1.5490 Spronken-Smith, R., & Harland, T. (2009). Learning to teach with problem-based learning.
Active Learning in Higher Education , 10 (2), 138 – 153. https://doi.org/10.1177/1469787409104787
Stentoft,  D.  (2017).  From  saying  to  doing  interdisciplinary  learning:  Is  problem-based learning  the  answer? Active  Learning  in  Higher  Education , 18 (1),  51 – 61. https://doi.org/10.1177/1469787417693510
Sweller,  J.,  Kirschner,  P.  A.,  &  Clark,  R.  E.  (2007).  Why  Minimally  Guided  Teaching Techniques Do Not Work: A Reply to Commentaries. Educational Psychologist , 42 (2), 115 – 121. https://doi.org/10.1080/00461520701263426
Watem,  M.,  Nunaki,  J.  H.,  &  Wambrauw,  H.  L.  (2018).  Profile  of  Infrastructure  and Pedagogic Competencies of Teachers in SMP and SMA/SMK in Waisai District, Raja Ampat  Regency,  West  Papua  Province. Inornatus:  Biology Education  Journal , 1 (1), 10 – 29. https://doi.org/10.30862/inornatus.v1i1.16
Yadav, A., Subedi, D., Lundeberg, M. A., & Bunting, C. F. (2011). Problem-based Learning: Influence  on  Students ’ Learning  in  an  Electrical  Engineering  Course. Journal  of Engineering  Education , 100 (2),  253 – 280.  https://doi.org/10.1002/j.2168- 9830.2011.tb00013.x